混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究

1、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究【摘要】一段時(shí)期以來，混凝土結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量事故頻繁出 現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已經(jīng)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。本文 主要分析了混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能，了解混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的相關(guān)問 題，探索相關(guān)的解決方法和對(duì)策?！娟P(guān)鍵詞】混凝土；結(jié)構(gòu)；耐久性混凝土在現(xiàn)代建筑屮被廣泛應(yīng)用，它主要起著承受結(jié)構(gòu)自重和 外部荷載的作用，通常和鋼筋一起組合使用。鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中主 要承受拉力并賦予結(jié)構(gòu)以延性，補(bǔ)償混凝土抗拉能力低、易開裂和脆 斷的缺陷；而混凝土主要承受壓力并保護(hù)其內(nèi)部鋼筋不至于銹蝕。兩 者共同作用發(fā)揮其結(jié)構(gòu)功能?；炷林饕鹬鴮?duì)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在外力作用下防止破壞、倒

2、塌, 保護(hù)人員和設(shè)備不受損傷的能力?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性直接影響這些 設(shè)施的存活壽命。一段時(shí)期以來，混凝土結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量事故頻繁出現(xiàn), 混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性問題已經(jīng)引起了社會(huì)各界和國家政府 的廣泛關(guān)注。分析混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能，了解混凝土結(jié)構(gòu)的安全現(xiàn) 狀，尋求混凝土結(jié)構(gòu)安全存在的問題、根源，探索解決的途徑、方法 和對(duì)策，并對(duì)混凝土的安全性和耐久性提供技術(shù)對(duì)策和建議有著重要 的意義。一、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性（一）安全性：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須有足夠的安全保證。這是 由于結(jié)構(gòu)需要承受的負(fù)荷以及機(jī)構(gòu)的材料性能，設(shè)計(jì)計(jì)算方法，施工 質(zhì)量等均存在著許多不確定性。所以規(guī)范規(guī)定了結(jié)構(gòu)必須承受的負(fù)荷 設(shè)計(jì)

3、值應(yīng)該是上述標(biāo)準(zhǔn)值乘以大于1的荷載安全系數(shù)加以放大；同時(shí) 在確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件所具有的承載能力時(shí)，應(yīng)該將材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值除以 大于1的材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)加以縮小。顯然，荷載的標(biāo)準(zhǔn)值和荷載與 材料強(qiáng)度的安全系數(shù)規(guī)定的越高，就表示結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置水準(zhǔn)越高, 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)就越安全。（二）耐久性：混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前困擾土建基礎(chǔ)設(shè)施 的世界性問題，應(yīng)當(dāng)引起我國有關(guān)主管部門和設(shè)計(jì)施工單位的足夠重 視?；炷两Y(jié)構(gòu)丁程的耐久性與t程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi) 結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力，這一正常功能包括結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的 適用性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。長期以來，人們一直以為混凝 土應(yīng)該是非常耐久的材料，直到上個(gè)

4、世紀(jì)70年代末期，發(fā)達(dá)國家才 逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎(chǔ)設(shè)施工程在一些環(huán)境因素影響下出現(xiàn)過早 損壞，發(fā)達(dá)國家為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性投入了大量科研經(jīng)費(fèi)并積極采取 應(yīng)對(duì)措施。二、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究（一）抗腐蝕性：當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處在有侵入介質(zhì)作用的環(huán)境吋， 會(huì)引起水泥石發(fā)生一系列化學(xué)、物理及物化變化，而逐步受到侵蝕, 防止硫酸鹽腐蝕的最基本做法是控制水灰比，并適當(dāng)增加水泥用量, 因?yàn)樗冶仁菦Q定混凝土滲透性的重要因素，如果硫酸鹽腐蝕非常嚴(yán) 重，降低水灰比采用v型水泥也不能起良好的保護(hù)作用，可采用摻混 合料的水泥。如摻入含有活性硅較多的天然火山灰的水泥；摻入粉煤 灰的水泥；摻入高爐不淬礦渣的水泥以及摻入硅粉

5、的水泥。如果有現(xiàn) 成的石膏礦渣水泥，也可以考慮作為代用品。如果混凝土是預(yù)制品，提高該制品抗硫酸鹽的另一途徑是采用 高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，在高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下，尤其是摻有磨細(xì)二氧化硅的 混凝土，可消除水化漿體中的氫氧化硅，并且使高硫型和硫型水化硫 酸鹽幾乎不再存在，其中的氧化結(jié)合c-s-ii變成耐腐蝕性良好的硅酸 鹽（水石硫石）或單獨(dú)形成穩(wěn)定的c3ah6,從而能更好地抵抗硫酸鹽 腐蝕。（二）抗碳化：一般的說，采用早強(qiáng)硅酸鹽水泥吋，碳化最慢， 硅酸鹽水泥稍快；而采用混合水泥吋，由于ca（0ii）2的量相對(duì)較少， 因此，碳化速度最快，碳化速度與混凝土強(qiáng)度密切相關(guān)，如果混凝土 的抗壓強(qiáng)度大于62. 5n/mm

6、2時(shí)，可不考慮混凝土的碳化。高性能混凝 土的強(qiáng)度等級(jí)為c50級(jí)以上，其極限抗壓強(qiáng)度大于62. 5n/mm2,股采 用高性能混凝土是提高碳化性能的有效途徑2。高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土碳化作用非常小，這是因?yàn)榛炷林械?砂子在高溫條件下被活化，與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成了強(qiáng)度大、 結(jié)晶高、抗碳化性能好的水化硅酸鈣。（三）抗磨損：一般而言，混凝土的抗壓強(qiáng)度愈高，抗磨性能 愈好。低水灰比的高強(qiáng)混凝土是提高密實(shí)的耐磨混凝土，表面混凝土 致密是提高耐磨性的必要條件，施工吋，應(yīng)該多次壓抹搓平混凝土表 面。在有泌水的情況下，必須推持表面修整的時(shí)間，讓水分充分蒸發(fā)， 并在混凝土終凝前充分壓抹搓平混凝土表面o此外，還

7、可以通過在表 面摻加高硬度集料增強(qiáng)耐磨性。（四）抗堿-集料反應(yīng)：發(fā)生混凝土堿-集料反應(yīng)的條件有三個(gè)： 水泥屮的堿含量超過水泥總量的0. 6%；集料中活性集料含量超過1%； 混凝土處于潮濕環(huán)境。上述三個(gè)條件全部滿足吋，才會(huì)發(fā)生堿-集料 反應(yīng)。所以，對(duì)這種反應(yīng)，可以針對(duì)性地加以控制。1、控制集料中的活性二氧化硅含量：將活性二氧化硅顆料存在 的地方設(shè)想為一個(gè)局部膨脹中心，用以描述堿-集料反應(yīng)，如果活性 顆粒的數(shù)量很少，則可容金屬離子遷移到這些分散中心所形成的堿硅 酸凝膠也很少，吸水后可引起高度的局部膨脹，從而實(shí)際崩潰裂的危 害增大。2、控制外界水分，降低水灰比：當(dāng)外界沒有可供吸取的水分吋， 將不會(huì)出

8、現(xiàn)明顯的有害膨脹，低水灰比的混凝土有很好的不透水性, 故有助于延緩堿-集料反應(yīng)物吸水膨脹的速度。（五）結(jié)構(gòu)的耐久性及其度量：雖然混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的概念 應(yīng)用已久，但國際標(biāo)準(zhǔn)和我國的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中并未將結(jié)構(gòu)耐久性作為術(shù) 語使用。文獻(xiàn)對(duì)所謂“足夠的耐久性能”做了如下解釋：“結(jié)構(gòu)在規(guī) 定的工作環(huán)境中，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，其材料性能的惡化不至于導(dǎo)致結(jié)構(gòu) 出現(xiàn)不可接受的失效概率”在正常維護(hù)條件下，結(jié)構(gòu)能夠正常使用到 規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限。對(duì)“結(jié)構(gòu)耐久性”的定義為：“結(jié)構(gòu)及其部件 在可能引起材料性能劣化的各種作用下能夠長期維持其應(yīng)有性能的 能力” “預(yù)定作用和語氣的維護(hù)與使用條件下，結(jié)構(gòu)及其部件能再預(yù) 定的期限內(nèi)維持

9、，其所需的最低性能要求的能力” o這兩者基本代表 了目前對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性這一概念的理解。這里需要強(qiáng)調(diào)的是兩者所指出 的“材料性能的惡化”和“材料性能劣化”是界定耐久性問題的關(guān) 鍵。安全性和適用性是對(duì)可靠性的基本分類；耐久性是可靠性中涉及 材料性能退化的特殊問題，它指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件 下，在可能引起材料性能退化的環(huán)境影響下，完成預(yù)定功能的能力, 或者屬于適用性，或者屬于安全性，耐久性既可以從吋間角度，也可 從結(jié)構(gòu)狀態(tài)的角度用概率來度量，而且兩者所對(duì)應(yīng)的可靠概率相等。 這一點(diǎn)對(duì)于當(dāng)前耐久性的研究具有重要的意義。三、結(jié)語混凝土的耐久性研究已經(jīng)成為我國目前建筑行業(yè)發(fā)展研究的主 要問題，我國止處于社